Células em movimento de animal vivo são registradas pela primeira vez em 3D

Por centenas de anos, imagens de células vieram de espécimes isolados colocados em lâminas de vidro, removidos de seus intrincados e sutis universos celulares dentro dos organismos vivos. Agora, usando uma nova técnica descrita na revista Science na última semana, as células vivas podem ser filmadas em alta resolução e em 3D, produzindo vídeos impressionantes de seus mundos totalmente animados.

"Estudar a célula em uma lâmina é como assistir a um leão no zoológico, você não está exatamente vendo seu comportamento nativo", diz o físico Eric Betzig. Usar o novo microscópio “é como ver o leão perseguir um antílope na savana. Você está finalmente vendo a verdadeira natureza das células”.

Betzig, que ganhou o Prêmio Nobel de Química em 2014, liderou uma equipe do Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus, que combinou duas técnicas de microscopia mais antigas e três microscópios separados para criar o novo e poderoso "frankenscope".

Do espaço às células

Fotografar células dentro de um organismo vivo é difícil, mesmo quando esse organismo é um peixe-zebra transparente como os usados para o novo estudo. Em particular, duas questões ópticas representaram um desafio difícil para Betzig.

As células na superfície dos peixes agem como água no para-brisa do carro, obscurecendo e espalhando qualquer luz que tente penetrá-las. Quanto mais você olha para o organismo, pior fica a distorção.

Para ajudar a corrigir isso, Betzig emprestou uma técnica dos astrônomos, chamada de óptica adaptativa. Com os telescópios na Terra, a atmosfera do nosso planeta distorce de forma semelhante as imagens captadas de objetos distantes no espaço. A óptica adaptativa mede essa distorção e a corrige, oferecendo imagens claras e inabaláveis de estrelas, galáxias e outros objetos cósmicos.

"Se você pode medir como a luz é deformada, você pode mudar a forma do espelho para criar uma distorção igual e oposta que, então, cancela essas aberrações", explica Betzig.

Luzes brilhantes

O outro desafio é que, com microscópios, as formas tradicionais de imagens usavam pontos de luz milhões de vezes mais brilhantes que o Saara em um dia ensolarado, criando um ambiente hostil que pode danificar ou até matar as células que os cientistas estão tentando estudar.

"A vida não foi desenvolvida para suportar esse tipo de abuso. Se você não matar a célula, fica sempre se perguntando: o que eu fiz com esse pobre coitado e estou realmente vendo como ele é normalmente? ”, diz Betzig.

Incorporando uma técnica que ele ajudou a desenvolver em 2014, chamada de lattice light sheet, o novo microscópio usa uma parte da luz para escanear as células como uma máquina de Xerox. Isso permite que a célula seja visualizada de uma maneira mais rápida, mais suave e mais detalhada.

Unir essa abordagem de digitalização com óptica adaptativa cria imagens que são então combinadas nos modelos 3D altamente detalhados.

Por enquanto, o microscópio só pode perscrutar organismos transparentes. Superfícies mais opacas, como a pele humana, oferecem um desafio maior para o futuro. Mas ver as células em seu contexto natural é mais do que apenas para mostrar. À medida que a tecnologia evolui, a capacidade de estudar células saudáveis e doentes, e entender a diferença entre elas, pode afetar a pesquisa médica e o teste de drogas.

Enquanto isso, é fácil se perder na primeira safra de vídeos inspiradores. Vendo as imagens pela primeira vez, Betzig teve essa resposta: “Você pode usar minha citação: Foi incrível."